El objetivo de las capas de pintura auto-reparables y los materiales de polímero es la creación de aviones, coches y barcos que no se corroan. Un equipo de investigadores del Instituto Fraunhofer para la Manufactura, Ingeniería y Automatización de Stuttgart, Alemania, acaba de crear una capa de metal que podría ser capaz de repararse por sí misma después de sufrir daños sustanciales.

Este metal auto-reparable se puede electroplatear, lo que abre la vía hacia aplicaciones dentro de la construcción, la fabricación de coches, y otras industrias que utilizan manufacturan máquinas de acero. (Tuercas y tornillos hechos de acero, que son susceptibles a la corrosión, ya se electroplatean con metales antioxidantes tales como el zinc y el cromo.)

Esta nueva capa tiene un grosor aproximado de 15 micrómetros y contiene cápsulas de polímero de unos cuantos cientos de nanómetros de diámetro. Cuando la placa se araña, las cápsulas deberían explotar y liberar sus contenidos—que podrían ser un polímero capaz de sellar la raja, o líquidos que eviten la corrosión.

Hasta ahora, los investigadores han creado cubiertas de nanocápsulas de metales o aleaciones como el cobre, el zinc y el níquel. En principio, debería ser posible fabricarlas a partir de cualquier metal que pueda ser electroplateado, afirma Harald Holeczek, investigador de Fraunhofer que formó parte del estudio.

Aunque Holeczek y sus colegas no han demostrado aún las propiedades auto-reparadoras de material, sólo el hecho de incorporar nanocápsulas llenas de líquido dentro de las capas electroplateadas ya es algo significativo, afirma Michael Kessler, profesor de ciencia de los materiales e ingeniería en la Universidad del Estado de Iowa. “Esta es la primera capa auto-reparadora que puede ser electroplateada,” afirma. “La ventaja reside en que el electroplateado se usa ampliamente en los procesos industriales.”

El líquido dentro de las nanocápsulas se puede utilizar para una serie distinta de propósitos. Por ejemplo, las nanocápsulas en la chapa de los cojinetes de bolas se podrían rellenar con aceites minerales para que los cojinetes tuvieran su propia lubricación. Si se usaran cápsulas con líquidos de colores o aceites aromáticos, los trozos de metal podrían cambiar de color o liberar un olor al recibir un golpe. Mejor aún, en una capa de metal se podría incorporar una combinación de cápsulas distintas, afirma Holeczek. Por ejemplo, quizá fuera posible utilizar color o aromas en la capa superior para señalar el daño y utilizar algún agente inhibidor en la capa más profunda para prevenir daños graves.

El electroplateado consiste en pasar una corriente a través de una solución electrolítica con iones de metal positivos. El objeto al que se le quiera aplicar una capa se le da una carga negativa y se sumerge en el electrolito. Los iones positivos son atraídos por la superficie negativa, creando una fina capa de metal.

Los investigadores de Fraunhofer crean las nanocápsulas por separado antes de añadirlas a la solución de electrolito. Sin embargo, hacer que las cápsulas sobreviviesen al proceso de electroplateado resultó complicado—el electrolito puede degradar las cápsulas fácilmente, afirma Holeczek. Además, “las cápsulas más diminutas tienden a unirse unas con otras una vez introducidas en un medio acuoso.” Por tanto los investigadores tuvieron que añadir una mezcla de componentes químicos a la solución de electrolito, así como a las cápsulas, para evitar que esto sucediese.

Como resultado, las nanocápsulas se pueden integrar dentro de la fina capa de metal sin afectar a su dureza ni a las otras propiedades mecánicas, señala Holeczek. También se distribuyen uniformemente a lo largo de la capa de metal, lo que significa que hay más posibilidades de que las cápsulas se abran cuando el daño es menor.

Paul Braun, profesor de ciencia de los materiales e ingeniería en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign, ha creado un sistema de auto-reparación con microcápsulas que se puede añadir a una amplia gama de pinturas y capas protectoras, y que en la actualidad está siendo introducido en el mercado. Afirma que crear las cápsulas demasiado pequeñas es contraproducente: “Si tienes una arañazo de 15 micrómetros, no eres capaz de liberar el material suficiente como para rellenar el hueco que deja el arañazo.”

Sin embargo, una vez que los investigadores den con los componentes químicos adecuados para demostrar que el material se puede reparar a sí mismo, podríamos estar “ante un mundo nuevo de oportunidades.”